《功和机械能》复习教学课件

1、第十五章 功和机械能2012年12月1日今天我们复习第1页，共59页。2、功的原理：使用任何机械都不省功。省了距离的一定费了力，费力的一定省了距离。但力和距离的乘积（功）不变。（不考虑摩擦和机械重）一、功 在物理学中，把力和在力的方向上移动的距离的乘积叫功。 （2）做功的两个必要因素： 功=力X距离W=FSW-功-焦（J）F-力-牛（N）S-距离-米（m）单位：焦耳（J） 1J=1Nm作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的距离。（4）公式：1、（1）定义：A 有力无距离；B 有距离而无力（靠惯性） C既有力又有距离，但运动方向始终与力的方向垂直。（3）不做功的三种情况：第2页，共59页。hS

2、=2hGF=1/2GGFhW=FS=GhW=FS=1/2G2h=Gh不计滑轮重及摩擦功的原理第3页，共59页。FFGhS=2h不计杠杆重及摩擦第4页，共59页。例1、小明用100N的力将50N的铅球掷出10m远，则在铅球抛出的过程中，人对铅球所作的功是：（ ）A、1000JB、500JC、0JD、1500JC铅球在空中不受推力， 是由于惯性！第5页，共59页。例2.在平地面上，用50N的水平拉力拉重100N的箱子，前进了10m，拉力做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5米，又做了多少功？拉力做的功：W拉=F拉s解：=50N10m=500J举力做的功：W举=F举s=Gh=100N1.5 m=1

3、50J第6页，共59页。二、机械效率1、有用功和总功为达目的而做的，对人们有用的那一部分功，叫有用功（W有用）。（1）有用功和总功的比值叫机械效率，用表示。2、机械效率并非我们需要但又不得不做的那一部分功叫额外功（W额外）。有用功和额外功的总和叫总功（W总）。W总=W有用+W额外（2）公式：机械效率=有用功/总功 即：=W有用/W总3、如何确定有用功和总功：第7页，共59页。W总=Fs（F为施加的外力，s为在力的方向上移动的距离）W有用=Gh（机械沿竖直方向上提升重物。G为重物重，h为重物上升的高度。） W有用=fs（机械沿水平方向拉物体。f为物体沿水平方向移动时受到的摩擦力，s为物体水平移动

4、的距离。）任何实际机械的机械效率1且是一个没有单位的量。（竖直方向）=w有用/w总=Gh/Fs=G/nF (不计摩擦和绳重）=G/G+G动（水平方向） =fs物/Fs绳=f/nF滑轮组的机械效率：斜面的机械效率：=w有用/w总=Gh/FL=Gh/(Gh+fL)第8页，共59页。例3.两个完全相同的滑轮，其重力均为20N.分别用图甲、乙两种方式，将重400N的物体以相同的速度匀速提升了l0m，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是 （ ）AF1和F2做的功相等BF1做的功大于F2做的功C.F1做功的功率小于F2做功的功率D甲的机械效率小于乙的机械效率A第9页，共59页。例4、一台起重机将重6000N

5、的建筑材料提升到10m高的楼房上，做的额外功是40000J，总功是多少？机械效率是多少？解：有用功：W有用=Gh=6000N10m=60000J总功：W总=W有+W额=60000J+40000J=105J机械效率：=W有用/W总=60000J/105J=60第10页，共59页。例5.如图，把重为10N的物体推上高为0.5m的斜面，斜面的长为1m所用的推力为12N,沿斜面向上,求推力所做的功和斜面的机械效率?解：推力做的功：W总=FL=12N1m=12J有用功：W有=Gh=10N0.5m=5J机械效率：=W有/W总= 5J/ 12J=41.67LhF.G第11页，共59页。例6、下列叙述中能够提

6、高机械效率的是（ ）A、增加有用功B、减小机械间的摩擦C、减小总功D、使用最省力的机械B第12页，共59页。（4）单位：瓦（W）另外还有：千（KW）1W=1J/s注意：做的功多不一定功率大，所用的时间短也不一定功率大；只有相等的时间内做的功越多，功率才大。在力F作用下做匀速直线运动时，有：P=W/t=Fs/t=Fv三、功率（1）定义：单位时间内所做的功。用P表示。1、功率（2）物理意义：反映物体做功快慢的物理量。 （3）公式：功率=功/时间，即 P=W/tP功率瓦特（W）W功焦耳（J）t时间秒（s）第13页，共59页。例7、用100N的力推着小车在水平面上作匀速直线运动，5s内小车前进了10m

7、，则在这段时间内：物体运动的速度是多大？推力做的功是多少？推力的功率是多大？解：速度：v=s/t= 10m/ 5s=2m/s推力做的功：W=Fs=100N10m=1000J推力的功率：P=W/t=1000J/ 5s=200 W第14页，共59页。F解：W有=Gh=800N2m=1600J解：W总=Fs=250N42 m=2000J=W有/W总=1600J/2000J=80解：P=W/t=Fs/t=Fv=250N 4 0.5m/s=500W例8.一个工人用图所示的滑轮组将800N的重物以0.5m/s的速度匀速提高了2m，人对绳的拉力为250N，求：（1）有用功是多少？（2）滑轮组的机械效率是多少

8、？（3）拉力的功率是多大？G第15页，共59页。例9、使用如图所示的滑轮组，匀速提升质量是500kg的物体，机械效率是70%，对滑轮组做功的总功率是7kW，则重物上升的速度是多少？ 解： = = 滑轮组对物体做功的有用功率为：P有用=P总 =7000W 70 =4900W物体的重力G=mg=500kg 10N/kg =5000Np=FV V=P/F=4900W/5000N = 0.98m/s第16页，共59页。例10.用图12-3所示的滑轮组将重为900N的重物匀速提升2m，所用的拉力为500N，(1)这一滑轮组的机械效率为多少? (2)若不计摩擦，则动滑轮重为多少。(1)W有=Gh=900

9、N2m=1800J W总=FS=F2h=500 N4m=2000J = = 100%=90% W有W总1800J2000J (2)不计摩擦,F= (G+G动)， G动=2F-G=2500N-900N=100N第17页，共59页。功的概念: 1：作用在物体上的力做功的两个必要因素：2物体在这个力的方向上移动的距离 F0,s=0 不做功三种的情况 F=0,so功的计算公式：W = F S F0,s0,但Fs功的单位是：焦耳 简称焦 符号是 J 1m功的原理：使用任何机械都不能省功有用功:提升重物时：W有=Gh额外功：对机械本身、对辅助物品、克服摩擦所做的功总功: W总=W有+W额 。或 W总=FS

10、机械效率： 测量： 意义 功率 概念：单位时间内物体所做的功 公式：P=W/t 或 P=Fv 单位总有WW= h公式：国际单位：瓦特 ，符号 W常用单位：千瓦 （k W）功第18页，共59页。1、动能（1）动能：物体由于 而具有的能。四、动能和势能运动（3）比较动能的大小：质量相同，速度大的动能大；速度相同时，质量大的动能大。做匀速运动的物体，动能不变。（2）动能大小的决定因素：由 和 共同决定。一切运动的物体都具有动能。静止的物体（速度为0）动能为0。速度质量物体的运动速度越大，质量越大，动能越大。第19页，共59页。重力势能：2、势能弹性势能：物体由于 而具有的能物体由于发生 而具有的能物

11、体质量越大，举高的高度越高，重力势能越大同一物体，弹性形变越大，具有的势能越大。被举高 弹性形变第20页，共59页。例11.如图所示，一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列说法中正确的是 （ ）A、重力势能减小，动能不变，有重力势能转变为动能B、重力势能减小，动能增加，有重力势能转变为动能C、重力势能减小，动能不变，没有重力势能转变为动能D、重力势能减小，动能增加，没有重力势能转变为动能B第21页，共59页。例12、一架匀速上升的直升飞机，它的（ ）A、动能增加，重力势能不变B、动能不变，重力势能增加C、动能和重力势能都增加D、动能不变，机械能也不变B第22页，共59页。

12、例13、下列自然灾害中，主要由机械能造成的破坏的是：（ ）A、大火烧毁房屋B、干旱使庄稼枯死C、洪水冲垮堤坝D、汽油燃烧爆炸C第23页，共59页。五、机械能及其转化1、机械能：如图：A点：重力势能最大，动能为零。B点：动能最大，重力势能最小。AB：重力势能转化为动能。BC：动能转化为重力势能。ABC2、动能和势能的相互转化：一个物体可以既有动能又有势能。动能和势能之和,即：E机=E动+E势第24页，共59页。3、机械能守恒定律 如果只有动能和势能的转化，机械能的总和保持不变。（不考虑摩擦阻力做额外功）第25页，共59页。概念：物体由于运动 而具有的能物体由于弹性形变而具有的能量机械能动能影响动

13、能大小的因素速度质量探究动能的大小与什么因素有关控制变量法动能的大小比较重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量影响重力势能大小的因素高度弹性势能影响弹性势能大小的因素： 势能质量弹性形变的程度一个物体的机械能等于它的动能和势能之和。动能和势能的转化动能和重力势能的相互转化动能和弹性势能的相互转化方式规律：在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且是此增彼减。即减小的能必定转化为增大那个能。机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说机械能守恒。机械能第26页，共59页。 1、下列物体具有哪种机械能能。A拉长的弹簧具有。B水库中的水(被大坝提高)具有 。

14、C、桌子上的茶杯具有。D正在爬坡的汽车具有 。E在空中飞行的小鸟具有 。弹性势能重力势能重力势能 动能和势能 动能和势能 练一练第27页，共59页。 2、滚摆下降过程中,重力势能,转速,动能。当滚摆上升过程中,转速,动能,重力势能 。减小 增大变大变小变小 增大 第28页，共59页。3、如图是人造地球卫星的轨道示意囹，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程中，它在近地点的动能（选填：大于、小于、等于）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，机械能的变化情况是_（选填：变大、变小、不变）。第29页，共59页。4、皮球从手中下落后，掉到地上又弹起来，试分析这个过程中的能量转化。下落时,

15、重力势能转化为动能,掉到地上时,动能转化为弹性势能,反弹时,弹性势能转化为动能，上升时，动能转化为重力势能。第30页，共59页。5.如图所示，物体重为100 N，若不计任何摩擦及绳重，则不考虑动滑轮重时，匀速拉动滑轮向上运动0.5 m时，拉力F的大小为_N，拉力做的功为_J，机械效率为_.若考虑动滑轮重且动滑轮重8 N时，则匀速拉动滑轮向上运动0.5 m时，拉力F大小为_N，拉力做的功为_J，机械效率为_.5050100% 545493% 第31页，共59页。6.在学校跳绳比赛中，小丽同学1 min跳了120次，每次跳起的高度为5 cm，已知她的质量是40 kg，那么小丽跳绳时的平均功率_W，

16、跳一次做的功是_J.(g=10 N/kg) 7.自行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐 ，自行车的重力势能逐渐 （选填“增大”“减小”或“不变”）4020增大减小第32页，共59页。 8、两名运动员，甲比乙高，如果他们举起相同 质量的杠铃所用时间相等，如图所示，则（ ） A、甲做功较多，功率较大 B、甲做功较多，功率较小 C、甲做功较多，甲、乙功率相等 D、甲、乙做功相等，乙的功率较大A第33页，共59页。9.船在水面上匀速行驶，受到重力、浮力、牵引力和阻力的作用，其中（ ）A.重力对船做功B.浮力对船做功 C.牵引力对船做功D.没有力对船做功C第34页，共59

17、页。10.如图所示，将同一物体分别沿s1、s2、s3三个等高斜面匀速拉到顶部，且F1F2F3，则拉力所做的有用功( ) A.W1=W2=W3 B.W1W2W3 C.W1W2乙 ,P甲P乙B.甲乙,P甲P乙C.甲P乙D.甲乙,P甲P乙B第40页，共59页。16.如图3所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面。在这整个过程中，机械能转化的情况是（ ） A. 重力势能动能重力势能 B. 动能弹性势能动能 C. 动能势能动能势能动能 D. 重力势能动能弹性势能动能重力势能图3D第41页，共59页。17.运动员跳高时从离开地面到上升到

18、最大高度的过程中 （ ）A动能转化为重力势能B重力势能转化为动能C弹性势能转化为机械能D重力势能减小，动能增大A第42页，共59页。18.小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图1所示，其中机械能增大的是（ ）A第43页，共59页。19、一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，整个过程中，乒乓球机械能转化情况是 （ ）A势能动能势能。B动能势能势能。C动能势能动能势能动能。D势能动能势能动能势能。D20、物体沿斜面匀速滑下时，它的 （ ）A动能增加，重力势能减少，机械能不变B动能不变，重力势能不变，机械能不变C动能不变，重力势能减少，机械能减少D动能增加，重力势能减少，能械能减少C第4

19、4页，共59页。21.中国跳水队被人们称为“梦之队”图2是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（ ） A他的动能一直增大，机械能不变 B他的重力势能一直减小，机械能减小 C他的动能先减小后增大，机械能不变 D他的重力势能先减小后增大，机械能增大图2C第45页，共59页。22、探究：影响滑轮组的机械效率的因素 猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；猜想2：可能与被提升的钩码重力有关；猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重力都有关；猜想4：可能与钩码被提升的高度有关兰兰的实验记录：物理量控制因素钩码重N绳端拉力N 机械效率大致相同的速度提升 10 42 794% 15

20、 60探究结果第46页，共59页。物理量控制因素钩码重N绳端拉力N机械效率较小提升速度 10 42 794%较大提升速度 10 42 794%探究结果芳芳的实验记录：第47页，共59页。23、如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置。实验准备的器材有：三个质量不同的木块A；三条粗糙程度不同的长木板B；三个高度不同的长方体铁块C；刻度尺。（1）实验还需补充的器材有_；（2）下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时记录的有关数据。测量次数斜面粗糙程度物重G(N)斜面高h(m)沿斜面的拉力F(N)斜面长L(m)有用功W有(J)总功W总(J)机械效率1较粗糙1.50.10.60.40.150.

21、2462.52较粗糙30.11.20.40.30.4862.53较粗糙60.12.40.40.60.9662.5通过分析数据，你可以得出结论：；（3）上述实验中，保持斜面长度不变，将斜面升高到0.2m，把一个重6N的物体沿斜面向上拉时，所需拉力为3.8N，则此时斜面的机械效率是_；（4）斜面的机械效率可能与斜面的_有关。（只填一个因素）第48页，共59页。24：如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下（mAmBmC，hAhChB）推动纸盒运动一段距离后静止。（1）要研究动能与质量的关系，我们要选择 两图来进行比较。（2）要研

22、究动能与速度的关系，我们要选择 两图来进行比较。（3）让不同的钢球从同一高度滚下是为了？（4）从图中可以看出，A、B、C三个小球刚到达水平面时， 球的动能最大。（5）此实验得出的结论是 ：第49页，共59页。25、一个人用50N的力沿水平方向匀速推一辆重200N的车前进2m，求这个人对车做功多少？重力对车做功多少？已知：求： 解： 答 ：人对车做功100J，重力对车没有做功 W重=Gh=200N0m=0J第50页，共59页。26、功率为100kw的汽车在公路上以72km/h的速度匀速行驶时，汽车的牵引力为多少？ 解：F=P/v=1001000W/(723.6m/s)=5000N第51页，共59

23、页。解：m=V= 1103kg/m3 50m3=5104kgG=mg= 5104kg10N/kg=5105NW=Gh= 5105N 30m=1.5107J 27、用一台水泵把50m3的水提升到距水面30m的水箱，水泵需做多少功？若完成这些功1 h，这台水泵的功率是多少瓦？合多少千瓦？第52页，共59页。28、一辆重6104N的载重汽车，以36km/h的速度驶上一个长为100m的斜坡，已知汽车的牵引力为4.8103N，求：（1）汽车从坡底升到坡顶所需的时间；（2）汽车的牵引力做的功；（3）汽车发动机的功率解：（1）时间：t=s/v=100m/(36/3.6m.s-1)=10s(2)牵引力做的功：W=FS= 4.8103N100m=4.8105J(3)功率：P=W/t= 4.8105J/10s=4.8104W第53页，共59页。29.如图所示，某矿厂工人用200 N的水平拉力，抓紧绳子的一端，沿水平方向向右运动，在10 s内将矿井里质量为32 kg的物体提升4 m，若不计一切摩擦.求： (1)矿工在10 s内所做的功和他做功的功率;(2)动滑轮的重量;(3)滑轮组的机械效率. (g=10 N/kg)1600J，160W80N80 % 第54页，共59页。 30、在20m深的矿井里，有